Kutatás lakható exobolygók után

A szuperföldektől a Vénusz felét kitevő planétáig

Az idegen naprendszerek kutatása során újabb és újabb planétákat fedezünk fel a csillagok lakhatósági zónájában, ahol a víz egésze sem meg nem fagy, sem el nem párolog, hanem folyékony halmazállapotban is létezik. De csak ettől függ, hogy egy bolygó alkalmas legyen a miénkhez hasonló élet hordozására?

A lakhatósági zónában elhelyezkedő exobolygók közül a legközelebbi planéta a Proxima b, mely a tőlünk 4,2 fényévre található Proxima Centauri vörös törpe körül kering. Alig 30 százalékkal nagyobb méretű a Földnél, valószínűleg sűrű vasmaggal rendelkezik, melyet köpeny burkol, és meglepően gazdag vízben: tömegének mintegy a felét hatalmas óceánjai alkotják, sőt az is elképzelhető, hogy felszínét egyetlen gigászi óceán borítja, melynek mélysége elérheti a 200 km-t. Méretét tekintve még inkább hasonlít bolygónkhoz a 100 fényévre eső TOI–700 vörös törpe két, egyaránt a lakhatósági övezetben keringő planétája, a TOI–700 e és a TOI–700 d. Az előbbi 95 százalékban akkora, mint a Föld, míg az utóbbi kb. 10 százalékkal nagyobb, mint bolygószomszédja. A csillagához közelebb keringő TOI–700 e felszínén a számítások szerint történelme során időnként létezhetett, a távolabb eső TOI–700 d felszínén pedig valószínűleg most is van is folyékony víz. Ám mindkét égitest kötött tengelyforgású, így folyékony víz valószínűleg csak az állandóan napsütötte és az örökké sötét félteke közötti terminátorsávban létezhet. A szintén vörös törpe körül keringő, a bolygónk méreténél kétszer, tömegétől nyolcszor nagyobb K2–18 b szuperföld légkörét elemezve viszont vízgőzt is kimutattak az atmoszférájában, ami folyékony felszíni vízre is utalhat. Keresztúri Ákos csillagász, a Magyar Tudományos Akadémia Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpontjának munkatársa szerint felszínén -70 és +50 Celsius-fok közötti hőmérséklet lehetséges, ám mivel meglehetősen közel kering a csillagához, túl erős ultraibolya sugárzás éri, ami csökkenti az élet lehetőségét, ráadásul elképzelhető, hogy kötött tengelyforgású. Ugyanez valószínűsíthető a Gliese 667 C vörös törpe három, a lakhatósági zónában keringő szuperföldjének az esetében, s mivel csillaguk kevés energiát sugároz, felszínükön csak abban az esetben uralkodhatnak életre alkalmas körülmények, ha a földinél vastagabb légkörrel rendelkeznek, mely egyrészt kellő mértékű üvegházhatást biztosít, másrészt nagyjából kiegyenlíti a két félteke közötti hőmérsékleti különbségeket.

Kedvezőbbek az életfeltételek a Kepler–1649 c bolygón, melynek mérete csak 1,06-szorosa a Földének, ráadásul vörös törpe csillagának a fénye a planéta 75 százalékát eléri, csak kisebb része burkolózik örök sötétségbe, így felszínén a földihez hasonló hőmérséklet uralkodhat. A Floridai Egyetem kutatói pedig – 150, vörös törpe körül keringő bolygó pályaadatait elemezve – arra a következtetésre jutottak, hogy csak az egyharmadukon lehetséges folyékony víz, még akkor is, ha a lakhatósági övezetben keringenek. Kétharmaduk pályája ugyanis elnyújtott ellipszis, így központi csillaguk gravitációs hatására olyan mértékben tágulnak és szűkülnek, lehűlnek és felhevülnek, hogy felszínükön a víz nem maradhat meg folyékony halmazállapotban.

Korábban már szó esett lakható szuperföldekről. A Madridi Asztrobiológiai Központ csillagászai viszont a 35 fényévre lévő L 98–59 csillag bolygórendszerében felfedezték az eddigi legkisebb lakható planétát, melynek a tömege mindössze a fele a Vénuszénak, ám tömegének 30 százaléka víz, így ez egy óceánbolygó, egész felszínén tenger hullámzik. Két, tőle belsőbb pályán keringő planétaszomszédja sokkal szárazabb, ám kis mennyiségű víz is található rajtuk. Dr. Amy Barr, az arizonai Planetary Science Institute geofizikusa pedig két magyar csillagásszal, Dobos Verával és Kiss L. Lászlóval együtt érdekes felfedezést tettek a Trappist–1 csillag naprendszerét kutatva. Hét kőzetbolygóra bukkantak, ami több mint amennyit eddig egyetlen naprendszerben találtak, ráadásul háromnak víz is van a felszínén: a Trappist–1 c-n csak nagyon kevés, a Trappist–1 d-n és e-n viszont nagy mennyiségben. S bár az e kódjelűn valószínűleg csak fagyott halmazállapotban található, a d kódjelűn folyékony halmazállapotban is létezhet, felszíni átlaghőmérséklete pedig +15 Celsius-fok, ami csaknem megegyezik a Föld jelenlegi, +14 Celsius-fokos átlaghőmérsékletével. A Washingtoni Állami Egyetem Dirk Schulze-Makuch geobiológus által vezetett kutatócsoport pedig arra a következtetésre jutott, hogy lehetnek a bolygónkénál jobb életfeltételekkel rendelkező bolygók is. Ehhez több tényező szükségeltetik. A lakhatósági zónában keringve felszínükön öt Celsius-fokkal magasabb az átlaghőmérséklet, mint a Földön, felszínük nagyobb részét borítja folyékony víz, mint bolygónkét, s 1,5-szer nagyobb tömegűek, így hosszabb ideig megőrzik a radioaktív elemek bomlása révén keletkező belső hőjüket. Nagyobb gravitációs erejük révén pedig a légkörük is lassabban szivárog el. Edwin Bergin asztrofizikus, csillagász, a Michigani Egyetem professzora szerint viszont nemcsak a lakhatósági övezetben, hanem az ún. koromvonal és a jégvonal között is kell keringeniük. Nemcsak arra van szükség, hogy felszínükön folyékony halmazállapotban is létezzen víz, hanem arra is, hogy elegendő szénkészlettel is rendelkezzenek. Az általunk ismert élet ugyanis szénalapú élet, az élő szervezetekben lévő szerves vegyületek nagyrészt szénatomokat is magukban foglalnak. A Föld a koromvonal és a jégvonal között helyezkedik el, s bár elég szegény szénben, még épp alkalmas az életre. Tehát, mint látjuk, több feltétel is szükséges ahhoz, hogy egy bolygó lakható legyen.

Lajos Mihály